Оптимальные параметры для аддитивного производства изделий сложной формы для медицинских целей из различных биосовместимых материалов определили ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 20 января сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу пермского политеха.

В настоящее время аддитивные технологии 3D-печати позволяют создавать сложные по форме имплантаты и протезы, в том числе с учетом особенностей конкретного пациента. Разработка ученых ПНИПУ позволит подбирать оптимальные параметры технологического процесса призводства таких биомедицинских устройств.

Результаты исследований, выполненных в научно-исследовательской лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств», ученые представили в статье, опубликованной в журнале «Polymers» (№ 14, 2022 год).

Моделирование методом послойного наплавления является одной из широко используемых технологий аддитивного производства. При таком способе 3D-печати нить термопластичного материала подается в нагревающее сопло, где расплавляется и в таком виде слой за слоем наносится на поверхность согласно заданной программой траектории движения инструмента.

Для изготовления имплантатов и протезов в настоящее время применяются биосовместимые полимерные материалы, одним из которых является полиэфирэфиркетон (PEEK). Этот материал обладает высокой прочностью и износостойкостью, что позволяет заменять им традиционные металлические материалы для имплантатов.

Ученые из Пермского Политеха провели серию экспериментов, которые позволили им определить оптимальные параметры наплавки при производстве деталей из PEEK. Эти данные помогут усовершенствовать технологию изготовления биомедицинских устройств из полиэфирэфиркетона и повысить их качество.

Ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств», доцент кафедры динамики и прочности машин, кандидат физико-математических наук Михаил Ташкинов рассказал о задачах, которые ученым пришлось решать в своем исследовании:

«Основные проблемы 3D-печати с помощью PEEK связаны с его высокой температурой плавления (около 390 °C) и вязкостью. Первое приводит к более высоким требованиям к печатному оборудованию, в то время как второе предотвращает плавление и дополнительно влияет на прочность изделий. В ходе исследования мы определили, как именно различные производственные параметры влияют на механические свойства готового изделия из PEEK».

В результате экспериментов были получены важные данные о влиянии последующей термической обработки на готовое изделие из полиэфирэфиркетона. Было установлено, что такая постобработка способствует повышению межфазной связности печатных слоев, тем самым повышая прочность всего изделия.

Новая информация может быть использована для улучшения характеристик аддитивно изготовленных изделий из PEEK, отмечают исследователи.